题目内容

15．硫酸工业产生的废气A（主要成分：SO2、O2、N2、CO2等）排放到空气中会污染环境．某化学兴趣小组对废气A的组成进行探究，请回答下列问题：
（1）同学甲设计实验检验废气A中含有CO2，应选择的试剂有BC．
A．NaOH溶液                  B．酸性KMnO4溶液
C．澄清石灰水                 D．盐酸
（2）同学乙欲测定废气A中SO2的含量，取a L废气A并设计了如下装置进行实验．

①为了保证实验成功，装置A应具有的现象是KMnO4溶液的紫红色不能完全褪色．
②同学丙认为A装置前后的质量差就是a L废气中含有的SO2的质量，然后进行含量计算．经小组讨论后，同学丁提出疑问，按照同学丙的实验，若废气中SO2完全被吸收，则最后测定的结果应该偏大，同学丁推断的理由是实验过程中发生2H2SO3+O2=2H2SO4．
（3）兴趣小组的同学查阅资料发现可利用硫酸工业废气A制备皓矾（ZnSO4•7H2O）．实验模拟制备皓矾流程如下：

①“氧化”中加入硫酸铁发生反应的离子方程式_2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+．
②加入Zn粉的目的是除溶液中的Fe2+、Fe3+等．
③固体A主要成分是Zn、Fe．

分析 （1）设计实验检验废气A中含有的CO2，需要除去二氧化硫，避免干扰二氧化碳的检验，除净二氧化硫的气体通过澄清石灰水检验二氧化碳的存在；
（2）①测定废气A中SO2的含量，为了保证实验成功需要在A装置中用高锰酸钾溶液全部吸收，高锰酸钾溶液不褪色证明吸收完全；
②测定的结果应该偏大，可能是生成的亚硫酸被气体中氧气氧化，气体质量增大；
（3）废气净化后加入硫酸铁氧化二氧化硫为硫酸，硫酸铁被还原为硫酸亚铁，加入过量锌粉还原亚铁离子和铁离子，得到固体A为锌和铁，滤液为硫酸锌溶液，通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤干燥等步骤得到硫酸锌晶体；
①“氧化”中加入硫酸铁发生反应是和其他中二氧化硫发生还会有反应生成硫酸亚铁和硫酸；
②加入过量锌粉还原亚铁离子和铁离子；
③分析可知固体A为锌和铁．

解答 解：（1）硫酸工业产生的废气A（主要成分：SO2、O2、N2、CO2等）排放到空气中会污染环境，设计实验检验废气A中含有的CO2，需要除去二氧化硫，避免干扰二氧化碳的检验，除净二氧化硫的气体通过澄清石灰水检验二氧化碳的存在，石灰水变浑浊证明含有二氧化碳，所以A中为高锰酸钾溶液，B中为澄清石灰水，
故答案为：BC；
（2）①为了保证实验成功需要在A装置中用高锰酸钾溶液全部吸收，高锰酸钾溶液不褪色证明二氧化硫吸收完全，搅拌的主要作用是充分吸收二氧化硫，提高吸收率，
故答案为：KMnO4溶液的紫红色不能完全褪色；
②按照同学丙的实验，若废气中SO2完全被吸收，测定的结果应该偏大，可能是生成的亚硫酸被气体中氧气氧化，实验过程中发生2H2SO3+O2=2H2SO4，导致测定气体质量增大，
故答案为：实验过程中发生2H2SO3+O2=2H2SO4；
（3）废气净化后加入硫酸铁氧化二氧化硫为硫酸，硫酸铁被还原为硫酸亚铁，加入过量锌粉还原亚铁离子和铁离子，得到固体A为锌和铁，滤液为硫酸锌溶液，通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤干燥等步骤得到硫酸锌晶体，
①“氧化”中加入硫酸铁发生反应是和其他中二氧化硫发生还会有反应生成硫酸亚铁和硫酸，反应的离子方程式为：2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+，
故答案为：2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+；
②加入过量锌粉还原亚铁离子和铁离子，除溶液中的Fe2+、Fe3+等，
故答案为：除溶液中的Fe2+、Fe3+等；
③分析可知固体A为锌和铁，
故答案为：Zn、Fe．

点评 本题考查了物质组成的实验探究方法和过程分析判断，主要是物质性质的理解应用．掌握基础是关键，题目难度中等．

练习册系列答案
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5．电化学原理在能量转换、物质合成、防止金属腐蚀等方面应用广泛．如图所示3套实验装置，分别回答下列问题：

（1）装置1为铁的吸氧腐蚀实验．一段时间后，向插入铁钉的玻璃筒内滴入KSCN溶液呈无色，再滴入氯水即可观察到铁钉附近的溶液变红色，表明铁被氧化；向插入碳棒的玻璃筒内滴入酚酞试液，可观察到碳棒附近的溶液变红，该电极反应为O2+4e-+2H2O-═4OH-．
（2）装置2中的石墨是正极（填“正”或“负”），该装置发生的总反应的离子方程式为Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+．盐桥中装有含琼脂的KCl，盐桥中Cl-会移向右（填“左”或“右”）侧烧杯的溶液．
（3）装置3中甲烧杯盛放100mL 0.2mol•L-1的NaCl溶液，乙烧杯盛放100mL 0.5mol•L-1的CuSO4溶液．反应一段时间后，停止通电．向甲烧杯中滴入几滴酚酞试液，观察到石墨电极附近首先变红．
①甲烧杯中铁电极的电极反应为Fe-2e-═Fe2+；
②乙烧杯中电解反应的离子方程式为2Cu2++2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Cu+O2↑+4H+；
③停止电解，取出Cu电极，洗涤、干燥、称量，电极增重0.64g，则甲烧杯中产生的气体在标准状况下为224 mL．电解后的乙烧杯溶液中的c（H+）为0.2mol/L（假设电解前后溶液的体积不变）
6．有机物M（　）是-种重要的医药中间体，下列有关它的说法中正确的是（　　）
A．M的分子式为C8H10O3
B．在浓硫酸存在下加热M，可得到酚类物质
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3．钴是重要的战略金属元素，钴及其化合物在化工、机械、航空和军事等部门具有广泛的应用．以水钴矿（主要成分为Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO等杂质）制取CoC2O4的工艺流程如图1：

已知：①浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+等；
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：
 沉淀物 Fe（OH）3 Fe（OH）2 Co（OH）2 Al（OH）3 Mn（OH）2
 完全沉淀的pH 3.7 9.6 9.2 5.2 9.8
回答下列问题：
（1）浸出过程中加入Na2SO3的目的是将Fe3+、Co3+（填离子符号）还原，若只用盐酸浸取，则会产生污染空气的有毒气体，反应的离子方程式为2Co3++2Cl-=Cl2 ↑+2Co2+．
（2）向浸出液中加入NaClO3的作用是将Fe2+氧化成Fe3+，反应的离子方程式为ClO3-+6Fe2++6H+=6Fe3++Cl-+3H2O．
（3）浸出液中加Na2CO3调pH至5.2时生成的沉淀为Fe（OH）3、Al（OH）3（填化学式），能够生成此沉淀的原因是铝离子、铁离子能与碳酸根离子发生双水解生成沉淀和二氧化碳，反应的离子方程式为：2Al3++3CO32-+3H2O=2Al（OH）3↓+3CO2、2Fe3++3CO32-+3H2O=2Fe（OH）3↓+3CO2↑（用离子方程式结合必要的文字说明）．
（4）“除钙、镁”是将溶液中Ca2+与Mg2+转化为MgF2、CaF2沉淀．已知KSp（ MgF2）=7.35
×10-ll、Ksp（ CaF2）=1.05×10-10，当加入过量NaF后，所得滤液中$\frac{c（M{g}^{2+}）}{c（C{a}^{2+}）}$=0.7
（5）滤液Ⅱ中加入萃取剂的作用是除去溶液中的Mn2+，萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图2所
示．使用萃取剂适宜的pH是B（填字母）．
a．接近2.0
b．接近3.0
c．接近4.0．
10．碱式氧化镍（NiOOH）可用作镍氢电池的正极材料．以含镍（Ni2+）废液为原料生产NiOOH的一种T艺流程如图1：

（1）加入Na2C03溶液时，证明Ni2+已经完全沉淀的实验方法是静置，在上层清液中继续滴加1～2滴Na2CO3溶液，无沉淀生成，过滤时需用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗、琉璃棒．
（2）写出碳酸镍与稀硫酸反应的离子方程式：NiCO3+2H+=Ni2++H2O+CO2↑
（3）硫酸镍溶液可用于制备合成氨的催化剂ConNi（1-n）Fe2O4．如图2表示在其他条件相同时合成氨的相对初始速率随催化剂中n值变化的曲线，由图分析可知Co2+、Ni2+两种离子中催化效果更好的是Co2+．
（4）写出在空气中加热Ni（OH）2制取NiOOH的化学方程式：4Ni（OH）2+O2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4NiOOH+2H2O
（5）若加热不充分，则制得的NiOOH中会混有Ni（OH）2，其组成可表示为xNiOOH•yNi（OH）2．现称取9.21g样品溶于稀硫酸中，冷却后转入容量瓶并配制成500mL溶液．取出25.00mL，用0.010mol•L-l的KMnO4标准溶液滴定，用去KMnO4标准溶液10.00mL，则x：y=9：1．[已知反应（未配平）：Ni2++MnO4-+H+→Ni3++Mn2++H2O]．
20．镍及其化合物常用作合金、催化剂及电极材料．已知：镍元素有+2、+3价的氧化物和氢氧化物，在盐中以+2价的形式存在．
（1）镍与稀硝酸反应放出NO，反应的化学方程式是3Ni+8HNO3=3Ni（NO3）2+2NO↑+4H2O．
（2）Ni2O3是一种重要的电池材料．
①铁镍蓄电池放电时总反应为：Fe+Ni2O3+3H2O=Fe（OH）2+2Ni（OH）2
电池放电时，负极反应为Fe+2OH--2e-=Fe（OH）2；
电池充电时，阳极反应为2Ni（OH）2+2OH--2e-=Ni2O3+6H2O．
②在碱性条件下，镍氢电池的总反应为：3Ni2O3+LaNi5H6+3H2O$?_{充电}^{放电}$LaNi5+6Ni（OH）2，该电池放电时，负极电极反应为LaNi5H6+6OH--6e-=LaNi5+6H2O
（3）工业上电解法处理含镍酸性废水并得到单质Ni的原理如图所示．
已知：
①Ni2+在弱酸性溶液中发生水解
②氧化性：Ni2+（高浓度）＞H+＞Ni2+（低浓度）
下列说法不正确的是BD
A．碳棒上发生的电极反应：4OH--4e-  O2↑+2H2O
B．电解过程中，B室中NaCl溶液的物质的量浓度将不断减少
C．为了提高Ni的产率，电解过程中需要控制废水pH
D．若将图中阳离子膜去掉，将A、B两室合并，则电解反应总方程式不发生改变
（4）某工厂用废的含镍催化剂（主要含Ni，还含有一定量的Al、Fe、SiO2）回收镍的流程如下：

已知：上述流程中，几种氢氧化物完全沉淀时的pH如下表：
沉淀Al（OH）3Fe（OH）3Fe（OH）2Ni（OH）2
pH5.23.29.79.2
①水合肼（N2H4•H2O）是强还原剂，氧化产物对环境友好．由“沉淀→镍”的化学方程式2Ni（OH）2+N2H4•H2O═2Ni+N2↑+5H2O．
②滤渣b所含成份的化学式为Al（OH）3、Fe（OH）3．
③若将溶液调整为pH=6时加入了bkgNi（OH）2，从酸浸到滤液B的过程中镍的损失率为3%，后几步操作过程中镍的损失率为5%，akg废催化剂（含Ni70%）经上述流程最终得到金属镍的质量为（a×70%×97%+$\frac{59}{93}$b）×95%kg（填计算式）．
7．某温度下，可逆反应mA（g）+nB（g）?pC（g）的平衡常数为K，下列对K的说法正确的是（　　）
A．K值越大，表明该反应速率越快，反应物的转化率也越大
B．若缩小反应器的容积，能使平衡正向移动，则K增大
C．温度相同，K值也一定相同
D．pC（g）?mA（g）+nB（g） 的平衡常数与K互为相反数
4．以下水中平衡体系中分别加入氯化钾固体一定会使其平衡移动的是（　　）
A．Cl2+H2O?HCl+HClOB．FeCl3+3KSCN?Fe（SCN）3+3KCI
C．MgCl2+2H2O?Mg（OH）2+2HClD．K2CO3+H2O?KHCO3+KOH
5．海水开发利用的部分过程如图所示．下列说法不正确的是（　　）
A．向苦卤中通入Cl2是为了提取溴
B．工业生产常选用NaOH作为沉淀剂
C．粗盐可采用除杂和重结晶等过程提纯
D．富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴，再用SO2将其还原吸收

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